Powszechnie dostępny asortyment elementów pneumatycznych do systemów automatyzacji pozwala konstruować urządzenia o różnych nietypowych zastosowaniach. Wykorzystując zawory, siłowniki i manipulatory, można wiele czynności całkowicie lub częściowo zautomatyzować. Producenci oferują na polskim rynku szeroką gamę produktów począwszy od: zaworów, elektrozaworów, zestawów przygotowania powietrza, do siłowników i manipulatorów. Łatwo dziś dobrać potrzebne elementy.
Tam gdzie występują złożone czynności, sekwencje wykonywanych ruchów, przemieszczeń itp. można wprowadzić automatyzację. Zapewnia to dużą powtarzalność ruchów, co ma znaczenie przy wykonywaniu testów bezpieczeństwa, w których norma wymaga wykonania wielu powtórzeń testu w tych samych warunkach. Właśnie w takich zastosowaniach znakomicie sprawdzają się pneumatyczne systemy automatyzacji.
W Pracowni Projektowo Konstrukcyjnej Instytutu Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego w Warszawie powstają urządzenia do testowania różnych produktów rynkowych, na przykład przyrządów do wypoczynku, treningu i uprawiania sportu w zakresie spełniania odpowiednich norm bezpieczeństwa. Są to z reguły nietypowe opracowania inżynierskie, w których liczy się zarówno pomysł jak i umiejętność wykorzystania dostępnych na rynku elementów pneumatycznych.
Jak mówi mgr inż. Maciej Łabęda, Kierownik Pracowni Projektowo-Konstrukcyjnej w Zakładzie Obrabiarek, Instytut nie chce zbyt szeroko prezentować swoich rozwiązań, aby nie dochodziło do kopiowania pomysłów, np. które czynności można zautomatyzować.
Pierwsza z prezentowanych konstrukcji (rys. 1) to dźwigniowy mechanizm przyciągający, stanowiący główny podzespół w urządzeniu do badania obciążeń statycznych. Zastosowano w nim siłownik dwustronnego działania D80 o skoku 200 mm, z prowadzeniem, służący do wywierania nacisku wstępnego, siłownik dwustronnego działania D100 o skoku 200 mm, wytwarzający obciążenie testowe siły poziomej, oraz siłowniki dwustronnego działania D80 o skoku 200 mm (wytwarzający obciążenie testowe siły pionowej) i D32 o skoku 150 mm, wykorzystany do napędu blokady kół jezdniowych podwozia urządzenia.
Drugie z urządzeń (rys. 2) opracowanych przez zespół inżynierów z Pracowni Projektowo Konstrukcyjnej, to mechanizm wahadłowy, wchodzący w skład urządzenia do badania odporności sprzętu sportowego na działania obciążeń dynamicznych. Wykorzystano tu takie elementy jak: siłownik dwustronnego działania D63 o skoku 250 mm, wytwarzający nacisk powierzchniowy na siedzisko sprzętu, siłownik dwustronnego działania D40 o skoku 500 mm, napędzający zespół wahadła do obciążeń dynamicznych, oraz siłownik dwustronnego działania D20 o skoku 40 mm, uruchamiający blokadę zespołu wahadła.
Kolejnym (rys. 3) jest mechanizm napędowy w urządzeniu do badania odporności na długotrwałe obciążenia dynamiczne sprzętu kołyszącego, stanowiącego wyposażenie placu zabaw dla dzieci. Tu zastosowano siłownik dwustronnego działania D40 o skoku 200 mm, napędzający dźwigniowo-obrotowy mechanizm wykonawczy, o ruchu obrotowo-posuwistym. We wszystkich konstrukcjach zastosowano blok przygotowania sprężonego powietrza G1/2 cala oraz sterowanie wykorzystujące elektrozawory montowane na wyspach.
W wielu zastosowaniach napęd i sterowanie pneumatyczne ma niezaprzeczalne zalety, a dodatkowo obserwuje się stały postęp zarówno pod względem konstrukcyjnym, jak i zastosowaniu nowych materiałów. Jednym z nich jest technopolimer, specjalne tworzywo wzmocnione włóknem szklanym o własnościach mechanicznych zbliżonych do aluminium. Są z niego wykonane między innymi pokrywy nowych siłowników z serii PNEUMAX „ECOPLUS”. Wykorzystanie tego tworzywa to niższa masa elementu a dla użytkownika również niższy koszt. Niestety wysokiej jakości, specjalistyczne stopy aluminium są na światowych rynkach coraz droższe. Siłowniki „ECOPLUS” mają też nowy profil cylindra, który zawiera podwójne rowki pod wąskie czujniki serii 1580 na trzech stronach siłownika. Tłok siłownika wykonany jest z dwóch półpierścieni z żywicy acetalowej pomiędzy którymi jest magnes. Zapewnia to dobre prowadzenie tłoczyska, ponadto siłowniki mają standardowo, regulowaną amortyzację.
Jak uważa mgr inż Maciej Kanik z firmy Rectus Polska, kierownik ds. sprzedaży produktów Pneumax – zastosowane w opisanych urządzeniach elementy pneumatyczne, choć spełniają bardzo dobrze swoje zadanie, można zastąpić innymi dostępnymi na rynku rozwiązaniami. Przykładem choćby siłowniki z prowadzeniem, które można wykorzystać zamiast siłownika i oddzielnej jednostki prowadzącej. Według niego warto zwrócić uwagę na serie siłowników PNEUMAX „ECOPLUS” z pokrywami wykonanymi z technopolimeru. Alternatywą do zastosowanych przez inżynierów Instytutu zaworów aluminiowych, są zawory TECNO-ECO G1/4 cala, również wykonane z technopolimeru. Zdaniem Macieja Kanika zastosowanie zamienników to również niższe koszty całego oprzyrządowania pneumatycznego przy zachowaniu założonych parametrów konstrukcyjnych.
Oczywiście można dobrać inne komponenty by uzyskać zamierzone działanie. Jesteśmy przyzwyczajeni do rozwiązań, które już się kiedyś sprawdziły, ale zanim je zastosujemy warto czasem zajrzeć do nowego katalogu dystrybutora lub producenta.
Autor: Bohdan Szafrański
